(57)【要約】【課題】  軽量・コンパクト化を図ると共に、回転曲げ荷重の条件下でのハブ輪の強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  外方部材２と、一端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に内側転走面４ａと小径段部４ｂが形成されたハブ輪４、および小径段部４ｂに圧入された内輪５とからなる内方部材１と、この内方部材１と外方部材２の両転走面間に収容された複列の転動体３とを備えた車輪用軸受装置において、車輪取付フランジ６のインボード側の基部１０から内側転走面４ａおよび小径段部４ｂに亙る外周面に所定の硬化層１１が形成されると共に、基部１０および内側転走面４ａに対応する部分が中空状に形成されると共に、この内周面１５に硬化層１７が形成され、両硬化層１１、１７間に非硬化層が設けられている。これによりハブ輪４の強度・耐久性を確保し、かつ薄肉化が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、
一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、
この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪における車輪取付フランジのインボード側の基部から前記小径段部に亙る外周面と、これに対応する前記ハブ輪の内周面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記ハブ輪の外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面が形成され、この内側転走面に所定の硬化層が形成されると共に、前記硬化層が前記小径段部の端部で止められ、この端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記車輪取付フランジの基部と内側転走面に対応する径方向内方部分が中空状に形成されると共に、この内周面に硬化層が形成され、両硬化層間に非硬化層が設けられている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記車輪取付フランジにおけるアウトボード側面の基端部からブレーキロータが支持されるブレーキパイロット部の外周面に亙る隅部に所定の硬化層が形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記ハブ輪の内周にトルク伝達手段としてのセレーションが形成され、このセレーションの表面に所定の硬化層が形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置に関するもので、特に、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、第１世代と称されるシール付き複列の転がり軸受を単独に使用する構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方の内側転走面が一体に形成された第３世代、さらにこのハブ輪に等速自在継手が一体化され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側転走面が一体に形成された第４世代のものまで開発されている。
【０００３】
この種の車輪用軸受装置では、車両の荷重および旋回横荷重がタイヤ接地面から車輪を介してハブ輪の車輪取付フランジおよび軸受部に曲げモーメント等の繰り返し荷重が負荷されるが、一般的にハブ輪の材料としてＳ５３Ｃ等の中炭素鋼の生材（表面硬さ１５〜２５ＨＲＣ）が使用されることから、前記負荷に対する強度・耐久性不足が生じる恐れがある。
【０００４】
そこで、本出願人は、こうしたハブ輪の強度・耐久性が不足する問題を解決するために、図５に示すような車輪用軸受装置を提案している。これは従動輪側の第３世代と称される車輪用軸受装置５０であって、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられる車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外方部材５１と、一端部に車輪（図示せず）が取り付けられる車輪取付フランジ５２を一体に有し、内周に前記複列の外側転走面５１ａ、５１ａの一方に対向する内側転走面５３ａと、この内側転走面５３ａから軸方向に延びる軸状の小径段部５３ｂが形成されたハブ輪５３、およびこのハブ輪５３の小径段部５３ｂに圧入され、前記複列の外側転走面５１ａ、５１ａの他方に対向する内側転走面５４ａが外周に形成された内輪５４とからなる内方部材５５と、この内方部材５５と外方部材５１間に収容され、保持器５７で転動自在に保持された複列の転動体５６とを備えている。そして、ハブ輪５３の小径段部５３ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５３ｃにより内輪５４が軸方向に固定されている。また、外方部材５１の両端部にはシール５８、５９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
【０００５】
ハブ輪５３は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、シール５８が摺接するシールランド部から内側転走面５３ａおよび小径段部５３ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さが５８ＨＲＣ以上の硬化層６０（図中クロスハッチングで示す）が形成されると共に、車輪取付フランジ５２の側面５２ａの基端部からブレーキパイロット部６１の外周面に亙る範囲にも高周波焼入れによって表面硬さが４０ＨＲＣ以上の硬化層６２（図中クロスハッチングで示す）が形成されている。これにより、車輪取付フランジ５２の基部となるシールランド部は耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ５２に負荷される曲げモーメントに対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪５３の強度・耐久性を向上させている。
【特許文献１】特開２００４−１８２１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来の車輪用軸受装置は、シール５８が摺接するシールランド部から内側転走面５３ａおよび小径段部５３ｂの外周面に亙る範囲、さらには車輪取付フランジ５２の側面５２ａの基端部からブレーキパイロット部６１の外周面に亙る範囲に硬化層６０、６２が形成され、ハブ輪５３の強度・耐久性が向上している。然しながら、最近、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に直結する車輪用軸受装置の軽量化への要求が益々厳しさを増して来ている。このような状況において、さらなる軽量化のためにハブ輪の肉厚を薄くしていった場合、最弱部が外周面から内周面に移り、内周面を起点としてハブ輪が破損する恐れがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図ると共に、回転曲げ荷重の条件下でのハブ輪の強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪における車輪取付フランジのインボード側の基部から前記小径段部に亙る外周面と、これに対応する前記ハブ輪の内周面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている構成を採用した。
【０００９】
このように、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪を備えた車輪用軸受装置において、ハブ輪における車輪取付フランジのインボード側の基部から小径段部に亙る外周面と、これに対応するハブ輪の内周面に高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されているので、回転曲げ荷重の条件下でのハブ輪の強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１０】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪の外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面が形成され、この内側転走面に所定の硬化層が形成されると共に、前記硬化層が前記小径段部の端部で止められ、この端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定されていれば、車輪取付フランジに負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪の強度・耐久性が向上する。また、加締部を塑性変形させる時の加工性が向上すると共に、加工時におけるクラック等の発生を防止してその品質の信頼性が向上する。
【００１１】
さらに好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの基部と内側転走面に対応する径方向内方部分が中空状に形成されると共に、この内周面に硬化層が形成され、両硬化層間に非硬化層が設けられていれば、ハブ輪の強度・耐久性を確保し、かつ薄肉化が図れる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明のように、前記車輪取付フランジにおけるアウトボード側面の基端部からブレーキロータが支持されるブレーキパイロット部の外周面に亙る隅部に所定の硬化層が形成されていれば、ハブ輪の強度・耐久性を一層向上させることができ、車輪取付フランジのリブ化や薄肉化を実現することができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、前記ハブ輪の内周にトルク伝達手段としてのセレーションが形成され、このセレーションの表面に所定の硬化層が形成されているので、セレーションの耐摩耗性が向上し、その強度アップによってセレーションの有効長さを短くすることができ、駆動輪側の車輪用軸受装置において、ハブ輪の軽量・コンパクト化ができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面を有する外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面を有する内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪における車輪取付フランジのインボード側の基部から前記小径段部に亙る外周面と、これに対応する前記ハブ輪の内周面に所定の硬化層が形成されているので、回転曲げ荷重の条件下でのハブ輪の強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪における車輪取付フランジのインボード側の基部から前記内側転走面および前記小径段部に亙る外周面に所定の硬化層が形成されると共に、前記車輪取付フランジの基部と内側転走面に対応する径方向内方部分が中空状に形成されると共に、この内周面に硬化層が形成され、両硬化層間に非硬化層が設けられている。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、ハブ輪単体を示す拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００１７】
この車輪用軸受装置は従動輪側の第３世代と称され、内方部材１と外方部材２、および両部材間に収容された複列の転動体（ボール）３、３とで構成されている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に圧入された内輪５とからなる。
【００１８】
ハブ輪４は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる小径段部４ｂが形成されている。車輪取付フランジ６の円周等配位置には車輪（図示せず）を固定するためのハブボルト６ａが植設されている。内輪５は外周に内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。そして、ハブ輪４の小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて加締部４ｃが形成され、この加締部４ｃによって内輪５が軸方向に固定されている。この種の構造はセルフリテイン構造と称され、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができると共に、長期間その予圧量を維持することができる。
【００１９】
一方、外方部材２は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に前記内側転走面４ａ、５ａに対向する複列の外側転走面２ａ、２ａが形成されている。そして、複列の転動体３、３がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器７、７によって転動自在に保持されている。また、外方部材２の両端部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
【００２０】
外方部材２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ａをはじめ、シール８、９が嵌合する端部内径面に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣ、好ましくは５８〜６４の範囲に硬化処理されている。
【００２１】
ハブ輪４は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、図２に拡大して示すように、アウトボード側のシール８が摺接するシールランド部１０から内側転走面４ａおよび小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって硬化層１１（図中クロスハッチングで示す）が形成されている。この硬化層１１は、表面硬さが５４〜６４ＨＲＣ、好ましくは５８〜６４ＨＲＣに設定され、また、硬化層深さが０．５〜３ｍｍの範囲に設定されている。なお、加締部４ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。
【００２２】
このような高周波焼入れパターンにより、車輪取付フランジ６の基部となるシールランド部１０は耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ６に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪４の強度・耐久性が向上する。また、加締部４ｃを塑性変形させる時の加工性が向上すると共に、加工時におけるクラック等の発生を防止してその品質の信頼性が向上する。なお、内輪５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００２３】
また、ブレーキロータ（図示せず）と接触する車輪取付フランジ６における側面６ｂの基端部からブレーキロータが支持されるブレーキパイロット部１２の外周面に亙る隅部（盗み部）１３にも高周波焼入れによって表面硬さが５４ＨＲＣ以上、硬化層深さが０．５〜３ｍｍの硬化層１４（図中クロスハッチングで示す）が形成されている。このようにハブ輪４における車輪取付フランジ６の基部に硬化層１４が形成されているので、ハブ輪４の強度・耐久性を一層向上させることができ、車輪取付フランジ６のリブ化や薄肉化を実現することができる。
【００２４】
さらに本実施形態では、軽量化を狙ってシールランド部１０および内側転走面４ａに対応する径方向内方部分が中空状に形成され、その内周面１５からブレーキパイロット部１２の内周面１６に亙る範囲に高周波焼入れによって表面硬さが５４ＨＲＣ以上、硬化層深さが０．５〜３ｍｍの硬化層１７（図中クロスハッチングで示す）が形成されている。そして、この内周面側の硬化層１７と外周面側の硬化層１１との間に非硬化層が設けられている。このような焼入れパターンにより、ハブ輪４の薄肉化が図れると共に、回転曲げ荷重の条件下でのハブ輪４の強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００２５】
ここでは、ハブ輪４の外周に直接内側転走面４ａが形成された第３世代構造の車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、ハブ輪の小径段部に一対の内輪を圧入した、第１世代あるいは第２世代構造であっても良い。なお、転動体３、３をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【実施例２】
【００２６】
図３は本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図４は、ハブ輪単体を示す拡大図である。なお、この実施形態は駆動輪側の第３世代の車輪用軸受装置で、前述した実施形態と同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
【００２７】
この車輪用軸受装置は、内方部材１８と外方部材２、および両部材間に収容された複列の転動体３、３とで構成されている。内方部材１８は、ハブ輪１９と、このハブ輪１９に圧入された内輪５とからなる。
【００２８】
この車輪用軸受装置において、ハブ輪１９は、一端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に内側転走面１９ａと、この内側転走面１９ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１９ｂが形成され、内周に図示しない等速自在継手を構成する外側継手部材が内嵌するセレーション（またはスプライン）１９ｃが形成されている。前述した実施形態と同様、このハブ輪１９は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、図４に拡大して示すように、アウトボード側のシール８が摺接するシールランド部２０から内側転走面１９ａおよび小径段部１９ｂの端部に亙って高周波焼入れによって硬化層２１が形成されている。この硬化層２１は、表面硬さが５４〜６４ＨＲＣ、好ましくは５８〜６４ＨＲＣに設定され、また、硬化層深さが０．５〜３ｍｍの範囲に設定されている。
【００２９】
また、車輪取付フランジ６の側面６ｂとブレーキロータ（図示せず）の支持面となる円筒状のブレーキパイロット部１２間には隅部２２が形成されている。この隅部２２は所定の曲率半径からなる円弧面に形成されている。なお、隅部２２の曲率半径はブレーキロータが干渉しない程度に設定され、この隅部２２にも高周波焼入れによって表面硬さが５４ＨＲＣ以上、硬化層深さが０．５〜３ｍｍの硬化層２３が形成されている。
【００３０】
さらに、シールランド部２０および内側転走面１９ａに対応する部位が中空状に形成され、その内周面２４からブレーキパイロット部１２の内周面１６に亙る範囲に高周波焼入れによって表面硬さが５４ＨＲＣ以上、硬化層深さが０．５〜３ｍｍの硬化層２５（図中クロスハッチングで示す）が形成され、その硬化層２１、２５間に非硬化層が設けられている。これにより、ハブ輪１９の薄肉化が図れると共に、回転曲げ荷重の条件下でのハブ輪１９の強度・耐久性を向上させることができる。
【００３１】
なお、セレーション１９ｃの表面にも高周波焼入れによって所定の硬化層２６（図中クロスハッチングで示す）が形成されている。これにより、セレーション１９ｃの耐摩耗性が向上し、その強度アップによってセレーション１９ｃの有効長さを短くすることができ、ハブ輪１９の軽量・コンパクト化ができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る車輪用軸受装置は、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪を備えた第１乃至第４世代の車輪用軸受装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同上、ハブ輪単体を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】同上、ハブ輪単体を示す拡大断面図である。
【図５】（ａ）は、従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。  （ｂ）は、同上要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、１８・・・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
４、１９・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ、１９ａ・・・・・・・・・・・・・内側転走面
４ｂ、１９ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
４ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・側面
７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール
１０、２０・・・・・・・・・・・・・・・・・シールランド部
１１、１４、１７、２１、２３、２５、２６・・硬化層
１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキパイロット部
１３、２２・・・・・・・・・・・・・・・・・隅部
１５、１６、２４・・・・・・・・・・・・・・内周面
１９ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・セレーション
５０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・側面
５３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５３ａ、５４ａ・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
５３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５３ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
５４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
５７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
５８、５９・・・・・・・・・・・・・・・・・シール
６０、６２・・・・・・・・・・・・・・・・・硬化層
６１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキパイロット部
【図１】
2006137297.tif 000003
【図２】
2006137297.tif 000004
【図３】
2006137297.tif 000005
【図４】
2006137297.tif 000006
【図５】
2006137297.tif 000007